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Elektrohängebahnen
finden als flurfreie Fördersysteme ihren Einsatz in der
Fahrzeugfertigung. Jeder Wagen der Elektrohängebahn ist
mit einem elektromotorischen Fahrantrieb ausgerüstet. Die
Wagen werden in Schienen, die unterhalb der Gebäudedecke
befestigt sind, geführt. Für eine Anbindung an Fertigungsanlagen
und Montagelinien sorgt beispielsweise ein Hubantrieb, der jedem
Wagen zugeordnet ist.
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Elektrohängebahnen
können Fördergeschwindigkeiten bis zu 120 m/min
erreichen und Steigungen oder Gefällstrecken überwinden.
Zudem lassen sich die Wagen der Elektrohängebahn exakt
an den Stellen der Produktion positionieren, die das Montagepersonal
benötigt, um bestimmte Arbeiten durchzuführen.
Die Bodenflächen bleiben bei dieser Art der Fördertechnik
frei und stehen damit komplett als Produktions- und Arbeitsflächen
zur Verfügung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Steuerung von Elektrohängebahnen derart weiter zu entwickeln, dass
Ausfall- und Stillstandszeiten reduziert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 beziehungsweise 7 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Vorrichtung zur Steuerung einer Elektrohängebahn zumindest
einen Hängewagen, der in einer Schiene zwangsgeführt
ist. Jedem Hängewagen ist ein Steuermodul zugeordnet, das
mit einer zentralen Steuereinheit Daten austauscht, wobei das Steuermodul
die Daten mit der zentralen Steuereinheit drahtlos austauscht.
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Dieser
drahtlose Austausch kann auf einer Frequenz von 5 GHz erfolgen,
was eine Überlagerung mit anderen Frequenzen, die in der
Regel auf 2,4 GHz-Basis senden bzw. empfangen, nahezu ausschließt.
Es hat sich gezeigt, dass seit Verwendung einer 5 GHz-Frequenz die
Ausfallzeiten nachhaltig reduziert werden konnten.
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Ein
besonders zuverlässiger Datenaustausch lässt sich
realisieren, indem entlang der Schiene ein Datenkabel verlegt ist,
wobei das Datenkabel ein Leckwellenleiter, insbesondere ein RCoax-Kabel,
ist. Leckwellenleiter haben keine sehr große Reichweite,
dafür strahlen sie in ihre nächsten Umgebung sehr
stark ab. Durch die unmittelbare Nähe zwischen dem an der
Schiene angeordneten Datenkabel und einer an dem Hängewagen
angeordneten Antenne lässt sich der Datentransfer qualitativ verbessern.
Durch die geringe Reichweite werden andere drahtlose Systeme so
gut wie nicht beeinträchtigt.
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In
definierten Abständen kann an dem Leckwellenleiter ein
drahtloser Zugangsknoten vorgesehen sein, der mit einem zentralen
Netzwerk verbunden ist, wobei dem zentralen Netzwerk die zentrale Steuereinheit
zugeordnet ist.
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An
jedem Hängewagen ist eine Antenne vorgesehen, die Daten
auf einer Frequenz von 5 GHz sendet oder empfängt.
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Die
Ausfallquote des Steuermoduls kann reduziert werden, wenn das Steuermodul
Komponenten und Module umfasst, die einzeln ansteuerbar und kontrollierbar
sind. Damit lässt sich die Ursache eines Ausfalls des Steuermoduls
diagnostizieren, so dass entsprechende Maßnahmen eingeleitet
werden können.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Hauptmontagelinie mit einer Elektrohängebahn
in einer Draufsicht,
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2 eine
Seitenansicht eines Hängewagens,
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3 eine
Codierungsvorrichtung an einer Schiene,
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4 eine
dezentrale Steuereinheit eines Hängewagens,
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5 den
modularen Aufbau eines Kastens der Steuereinheit gemäß 4,
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6 eine
prinzipielle Datenübertragung der Elektrohängebahn
sowie
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7 eine
vergrößerte Darstellung der Codierungsvorrichtung
gemäß 3.
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Gemäß 1 wird
eine Hauptmontagelinie 1 für die so genannte Hochzeit
zwischen einer Karosserie und einem Fahrwerk sowie die sich anschließende
Endmontage durch eine Elektrohängebahn 2 gebildet.
Die Elektrohängebahn 2 verläuft in dieser Ausführungsform
im wesentlichen U-förmig und umfasst zwei Schienen 3 und 4,
in die Hängewagen 5 eingehängt und entsprechend
der gewünschten Taktzeiten in Pfeilrichtung A vorwärts
bewegt werden.
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Neben
der Elektrohängebahn 2 ist ein führerloses
Transportsystem 6 installiert, dessen Transportwagen 7 jeweils
ein Fahrwerk F und eine Antriebseinheit M aufnimmt und zu den Karossen
K transportiert. An der mit dem Bezugszeichen 8 bezeichneten
Stelle findet die so genannte Hochzeit statt, bei der die Karossen
K mit dem Fahrwerk F und der Antriebseinheit M verbunden werden.
Im weiteren Verlauf der Hauptmontagelinie 1 werden die
abschließenden Arbeiten wie beispielsweise das Installieren
des Lenkrads und der Räder sowie das Befüllen
mit Treibstoffen vorgenommen.
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Die
Hängewagen 5 bewegen sich dazu mit einer voreingestellten
Taktzeit, die es dem Montagepersonal erlaubt, die jeweiligen Arbeiten
an den entsprechenden Positionen vorzunehmen.
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Ein
prinzipieller Aufbau eines Hängewagens 5 geht
aus 2 hervor. Der Hängewagen 5 besitzt ein
vorderes Laufwerk 9 und ein hinteres Laufwerk 10,
die beide durch Rollen R an den Schienen 3 und 4 geführt
sind. Der Fahrantrieb ist mit der Bezugsziffer 11 und der
Hubantrieb mit Bezugsziffer 12 bezeichnet. Mit dem Fahrantrieb 11 wird
der Vorschub des Hängewagens 5 gemäß Pfeilrichtung
A ermöglicht. Der Hubantrieb 12 bewegt den Karossenträger 13 gemäß Pfeilrichtung
H auf und ab.
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An
jedem Hängewagen 5 ist eine Leseeinrichtung 15 befestigt,
die einen Scanner 16 umfasst, der einen Wegecodestreifen 17 an
einer der Schienen 3 oder 4 erfasst.
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Wie
aus der vergrößerten Darstellung in 6 hervorgeht,
ist der Lichtstrahl 18 quer zu den Wegecodestreifen 17 ausgerichtet.
Der Wegecodestreifen 17 setzt sich aus einer Vielzahl von
einzelnen Codeabschnitten 19 zusammen, von denen jeder einzelne
eine definierte Streckeninformationen enthält. Die Länge
l des Lichtstrahls 18 erfasst mindestens drei der Codeabschnitte 19 auf
einmal. Damit wird eine Erfassung einer Streckeninformation zwischen
zwei Codeabschnitten 19 ausgeschlossen, so dass die Position
jedes Hängewagens 5 an jeder Stelle der Schienen 3 und 4 exakt
bestimmt werden kann.
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Wie
jede Information, die die einzelnen Hängewagen betrifft,
muss auch die Streckeninformation an eine zentrale Steuereinheit
(nicht dargestellt) übermittelt und dort ausgewertet werden.
Dies geschieht folgendermaßen (vgl. 5): Die
mit der Leseeinrichtung 15 erfasste Streckeninformation
wird über ein Kabel 20 an das Steuermodul 14 übertragen und
verarbeitet. Von dort wird die Information von einer Antenne 21 zu
einem RCoax-Kabel drahtlos auf einer Frequenz von 5 GHz gesendet.
Das RCoax-Kabel ist als Leckwellenleiter 22 ausgebildet,
der entlang einer der Schienen 3 oder 4 über
deren ganze Länge verlegt ist und parallel zu diesen verläuft
(vgl. 3). Ein Leckwellenleiter 22 zeichnet
sich dadurch aus, dass in definierten Abständen Lecks 23 angeordnet
sind, durch die Signale S abgestrahlt bzw. aufgenommen werden können.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass nur relativ kurze Wege, nämlich
vom Steuermodul 14 zur Schiene 3, drahtlos überbrückt
werden müssen. Als Ersatz für herkömmliche
Schleifleiter ermöglicht der Leckwellenleiter 22 berührungslose
Datenübertragung zur jeweiligen Antenne 21 eines
Hängewagens 5.
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Die Übertragungsfrequenz
von 5 GHz ist dabei insoweit von Vorteil, als dass eine Überlagerung der
Frequenz mit Frequenzen von anderen Sendern, wie beispielsweise
Radio- oder Fernsehsendern, die auf einer gängigen Frequenz
von 2,4 GHz senden, nahezu ausgeschlossen wird. Eine derartige Überlagerung
führt unter Umständen zu empfindlichen Störungen
der Produktionssteuerung, die wiederum Stillstandszeiten verursachen
könnten.
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An
dem Leckwellenleiter 22 sind in definierten Abständen
so genannte Access Points 24, also drahtlose Zugangsknoten,
angeordnet, die mit einem industriellen Netzwerk 25, einem
so genannten Industrial Ethernet, verbunden sind. Dem Netzwerk 25 ist
die oben bereits erwähnte zentrale Steuereinheit zugeordnet,
mit der der gesamte Fertigungsprozess gesteuert und überprüft
werden kann.
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Darüber
hinaus besitzt jeder Hängewagen 5 ein dezentrales
Steuermodul 14, das an einer der Stirnseiten des Hängewagens 5 befestigt
sein kann und mit der zentralen Steuereinheit im Datenaustausch über
den oben beschriebenen Datenfluss steht. Das Steuermodul 14 ist
modulartig aufgebaut. Auf einer Platte 26 sind alle Module
untergebracht und miteinander verbunden. Neben einem Kasten 27 befinden
sich zwei Frequenzumrichter 28 und 29, die die
Signale in die Sendefrequenz von 5 GHz umwandeln. In dem Kasten
befinden sich Steckmodule und Komponenten, die jederzeit zugänglich
sind. Der Vorteil besteht darin, dass bei Ausfall einer Komponente oder
eines Moduls dies diagnostiert werden kann und das defekte Teil
ausgetauscht werden kann. Herkömmliche Steuereinrichtungen
von Elektrohängebahnen konnten bisher nur im Ganzen ausgetauscht werden.
Außerdem können bestimmte ausfallgefährdete
Verschleißteile, wie beispielsweise ... vorsorglich ausgetauscht
werden.
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Wie
aus der Darstellung in 7 hervorgeht, sind in dem Kasten 27 Komponenten
und Module untergebracht, die nachfolgend mit ihren jeweiligen Funktionen
aufgelistet sind:
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- Peripherie-Baugruppen
zum Einlesen bzw. Ausgeben von Signalen der Steuerung von der Elektrohängebahn;
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- Spannungsversorgung
zur 24 Volt-Erzeugung für die Steuerung und die Baugruppen;
- 32
- Motorschutzschalter
zum Schutz des Motors gegen Überstrom- bzw. last;
- 33
- Sicherungsautomaten
zur Absicherung der Bauteile gegen Überstrom bzw. Kurzschluss;
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- Schütze
zur Ansteuerung von Bremsen der Elektrohängebahn;
- 35
- Bremsgleichrichter
zur Spannungsmodulierung von 230/380 Volt;
- 36
- Phasenüberwachung
zur Überwachung der Eingangsspannung;
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- CPU-Einheit
zur speicherprogrammierbaren Steuerung;
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- IWLAN/Profibus-Umsetzer
als Umsetzer WLAN → Profibus für Profinet;
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- Profibus-Master
als Master-Baugruppe für Profibus (Feldbus);
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Selbstverständlich
können andere Komponenten in dem Steuermodul vorgesehen
sein, ohne die Erfindung zu verlassen. Im Gegenteil: das Steuermodul
ist gerade dafür ausgelegt, dass die einzelnen Komponenten
je nach geplanter Anwendung frei konfigurierbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10147859
B4 [0003]
- - DE 29509605 U1 [0003]